SMT工藝不良與組裝可靠性（第2版）

第一部分 工藝基礎(chǔ)
第1章 概述 3
1.1 電子組裝技術(shù)的發(fā)展 3
1.2 表面組裝技術(shù) 4
1.2.1 元器件封裝形式的發(fā)展 4
1.2.2 印制電路板技術(shù)的發(fā)展 5
1.2.3 表面組裝技術(shù)的發(fā)展 6
1.3 表面組裝基本工藝流程 7
1.3.1 再流焊接工藝流程 7
1.3.2 波峰焊接工藝流程 8
1.4 表面組裝方式與工藝路徑 8
1.5 表面組裝技術(shù)的核心與關(guān)鍵點(diǎn) 9
1.6 表面組裝元器件的焊接 10
1.7 表面組裝技術(shù)知識(shí)體系 12
第2章 焊接基礎(chǔ) 14
2.1 軟釬焊工藝 14
2.2 焊點(diǎn)與焊錫材料 14
2.3 焊點(diǎn)形成過(guò)程及影響因素 15
2.4 潤(rùn)濕 16
2.4.1 焊料的表面張力 17
2.4.2 焊接溫度 18
2.4.3 焊料合金元素與添加量 18
2.4.4 金屬在熔融Sn合金中的溶解率 19
2.4.5 金屬間化合物 20
2.5 相位圖和焊接 23
2.6 表面張力 25
2.6.1 表面張力概述 25
2.6.2 表面張力起因 26
2.6.3 表面張力對(duì)液態(tài)焊料表面外形的影響 26
2.6.4 表面張力對(duì)焊點(diǎn)形成過(guò)程的影響 27
2.7 助焊劑在焊接過(guò)程中的作用行為 28
2.7.1 再流焊接工藝中助焊劑的作用行為 29
2.7.2 波峰焊接工藝中助焊劑的作用行為 30
2.8 可焊性 30
2.8.1 可焊性概述 30
2.8.2 影響可焊性的因素 31
2.8.3 可焊性測(cè)試方法 33
2.8.4 潤(rùn)濕稱量法 33
2.8.5 浸漬法 35
2.8.6 鋪展法 36
2.8.7 老化 37
第3章 焊料合金、微觀組織與性能 38
3.1 常用焊料合金 38
3.1.1 Sn-Ag合金 38
3.1.2 Sn-Cu合金 39
3.1.3 Sn-Bi合金 40
3.1.4 Sn-Sb合金 40
3.1.5 提高焊點(diǎn)可靠性的途徑 41
3.1.6 無(wú)鉛合金中常用添加合金元素的作用 41
3.2 焊點(diǎn)的微觀結(jié)構(gòu)與影響因素 46
3.2.1 微觀結(jié)構(gòu) 46
3.2.2 組成元素 46
3.2.3 工藝條件 48
3.3 焊點(diǎn)的微觀結(jié)構(gòu)與機(jī)械性能 48
3.3.1 焊點(diǎn)（焊料合金）的金相組織 49
3.3.2 焊接界面金屬間化合物 51
3.3.3 不良的微觀組織 55
3.3.4 不常見(jiàn)微觀組織 68
3.4 無(wú)鉛焊料合金的表面形貌 69
第二部分 工藝原理與不良
第4章 助焊劑 73
4.1 助焊劑的發(fā)展歷程 73
4.2 液態(tài)助焊劑的分類標(biāo)準(zhǔn)與代碼 74
4.3 液態(tài)助焊劑的組成、功能與常用類別 76
4.3.1 組成 76
4.3.2 功能 78
4.3.3 常用類別 78
4.4 液態(tài)助焊劑的技術(shù)指標(biāo)與檢測(cè) 80
4.5 助焊劑的選型評(píng)估 87
4.5.1 助焊劑類型選擇 87
4.5.2 工藝性評(píng)估 88
4.6 白色殘留物 92
4.6.1 焊劑中的松香 93
4.6.2 松香變形物 93
4.6.3 有機(jī)金屬鹽 94
4.6.4 無(wú)機(jī)金屬鹽 94
4.6.5 白色殘留物的危害性 95
4.7 松香及其性能 95
4.7.1 一般物理特性 95
4.7.2 熔點(diǎn) 96
4.7.3 松香的組成與常見(jiàn)異構(gòu)體 96
4.7.4 松香的化學(xué)反應(yīng) 96
第5章 焊膏 99
5.1 焊膏簡(jiǎn)介 99
5.2 助焊劑的組成與功能 100
5.2.1 樹(shù)脂 101
5.2.2 活化劑 102
5.2.3 溶劑 103
5.2.4 流變添加劑 105
5.2.5 焊膏配方設(shè)計(jì)的工藝性考慮 105
5.3 焊粉 106
5.3.1 焊粉尺寸 106
5.3.2 焊粉的形狀 108
5.4 助焊反應(yīng) 109
5.4.1 酸基反應(yīng) 109
5.4.2 氧化-還原反應(yīng) 109
5.5 焊膏流變性要求 110
5.5.1 流變學(xué)基本概念 110
5.5.2 流體的流變特性 112
5.5.3 焊膏對(duì)流變特性的要求 113
5.5.4 影響焊膏流變性的因素 114
5.5.5 焊膏黏度的測(cè)量 115
5.6 焊膏的性能評(píng)估與選型 117
5.7 焊膏的儲(chǔ)存與應(yīng)用 122
5.7.1 儲(chǔ)存、解凍與攪拌 122
5.7.2 使用時(shí)間與再使用注意事項(xiàng) 123
5.7.3 常見(jiàn)不良 123
第6章 PCB表面鍍層及工藝特性 128
6.1 ENIG鍍層 128
6.1.1　工藝特性 128
6.1.2　應(yīng)用問(wèn)題 129
6.2 Im-Sn鍍層 133
6.2.1　工藝特性 134
6.2.2　應(yīng)用問(wèn)題 135
6.3 Im-Ag鍍層 137
6.3.1　工藝特性 138
6.3.2 應(yīng)用問(wèn)題 139
6.4　OSP膜 140
6.4.1　OSP膜及其發(fā)展歷程 140
6.4.2　OSP工藝 141
6.4.3　銅面氧化來(lái)源與影響 141
6.4.4　氧化層的形成程度與通孔爬錫能力 143
6.4.5　OSP膜的優(yōu)勢(shì)與劣勢(shì) 145
6.4.6　應(yīng)用問(wèn)題 145
6.5　無(wú)鉛噴錫 145
6.5.1　工藝特性 146
6.5.2　應(yīng)用問(wèn)題 148
6.6　無(wú)鉛表面耐焊接性對(duì)比 148
6.7 表面處理對(duì)焊點(diǎn)可靠性的影響 149
第7章 元器件引腳/焊端鍍層 150
7.1　表面組裝元器件封裝類別 150
7.2　電極鍍層結(jié)構(gòu) 151
7.3　Chip類封裝 152
7.4　SOP/QFP類封裝 153
7.5　BGA類封裝 153
7.6　QFN類封裝 153
7.7　插件類封裝 154
第8章 焊膏印刷與常見(jiàn)不良 155
8.1 焊膏印刷 155
8.2 印刷原理 155
8.3 影響焊膏印刷的因素 156
8.3.1 焊膏性能 156
8.3.2 模板因素 158
8.3.3 印刷參數(shù) 159
8.3.4 擦網(wǎng)/底部擦洗 163
8.3.5 PCB支撐 167
8.3.6 PCB的清潔 168
8.3.7 印刷作業(yè)停頓時(shí)間對(duì)焊膏轉(zhuǎn)移率的影響 169
8.3.8 實(shí)際生產(chǎn)中影響焊膏填充與轉(zhuǎn)移的其他因素 169
8.4 常見(jiàn)印刷不良現(xiàn)象及原因 171
8.4.1 印刷不良現(xiàn)象 171
8.4.2 印刷厚度不良 171
8.4.3 污斑/邊緣擠出 173
8.4.4 少錫與漏印 174
8.4.5 拉尖/狗耳朵 176
8.4.6 塌陷 176
8.5 SPI應(yīng)用探討 179
8.5.1 焊膏印刷不良對(duì)焊接質(zhì)量的影響 179
8.5.2 焊膏印刷圖形可接受條件 180
8.5.3 0.4mm間距CSP 181
8.5.4 0.4mm間距QFP 182
8.5.5 0.4～0.5mm間距QFN 183
8.5.6 0201 183
8.6 實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)（舉例） 184
第9章 鋼網(wǎng)設(shè)計(jì)與常見(jiàn)不良 186
9.1 鋼網(wǎng) 186
9.2 鋼網(wǎng)制造要求 189
9.3 模板開(kāi)口設(shè)計(jì)基本要求 191
9.3.1 面積比 191
9.3.2 階梯模板 191
9.4 模板開(kāi)口設(shè)計(jì) 192
9.4.1 通用原則 192
9.4.2 片式元件 194
9.4.3 QFP 195
9.4.4 BGA 195
9.4.5 QFN 195
9.5 常見(jiàn)的不良開(kāi)口設(shè)計(jì) 197
9.5.1 模板設(shè)計(jì)主要問(wèn)題 197
9.5.2 常見(jiàn)不良設(shè)計(jì) 197
9.5.3 模板開(kāi)窗在改善焊接良率方面的應(yīng)用 200
第10章 再流焊接與常見(jiàn)不良 205
10.1 再流焊接 205
10.2 再流焊接工藝的發(fā)展歷程 205
10.3 熱風(fēng)再流焊接技術(shù) 206
10.4 熱風(fēng)再流焊接加熱特性 207
10.5 溫度曲線 208
10.5.1 溫度曲線的形狀 209
10.5.2 溫度曲線主要參數(shù)與設(shè)置要求 210
10.5.3 業(yè)界推薦的溫度曲線 216
10.5.4 爐溫設(shè)置與溫度曲線測(cè)試 221
10.5.5 再流焊接曲線優(yōu)化 224
10.6 低溫焊料焊接SAC錫球的BGA混裝再流焊接工藝 226
10.6.1 有鉛焊料焊接無(wú)鉛BGA的混裝工藝 227
10.6.2 低溫焊料焊接SAC錫球的混裝再流焊接工藝 231
10.6.3 混裝焊點(diǎn)的可靠性 234
10.7 常見(jiàn)焊接不良 237
10.7.1 冷焊 237
10.7.2 不潤(rùn)濕 238
10.7.3 半潤(rùn)濕 241
10.7.4 滲析 242
10.7.5 立碑 244
10.7.6 偏移 246
10.7.7 芯吸 250
10.7.8 橋連 252
10.7.9 空洞 256
10.7.10 開(kāi)路 264
10.7.11 錫球 265
10.7.12 錫珠 267
10.7.13 飛濺物 274
10.7.14 底面QFN二次過(guò)爐時(shí)掉件 275
10.8 不同工藝條件下用Sn-37Pb焊接SAC305 BGA的切片圖 277
第11章 特定封裝的焊接與常見(jiàn)不良 279
11.1 封裝焊接 279
11.2 SOP/QFP 279
11.2.1 橋連 279
11.2.2 虛焊 282
11.3 QFN 283
11.3.1 QFN封裝與工藝特點(diǎn) 283
11.3.2 焊點(diǎn)形成過(guò)程 284
11.3.3 虛焊 285
11.3.4 橋連 289
11.3.5 空洞 291
11.4 BGA 293
11.4.1 BGA封裝類別與工藝特點(diǎn) 293
11.4.2 無(wú)潤(rùn)濕開(kāi)焊 296
11.4.3 球窩焊點(diǎn) 297
11.4.4 縮錫斷裂 299
11.4.5 二次焊開(kāi)裂 300
11.4.6 應(yīng)力斷裂 301
11.4.7 坑裂 302
11.4.8 塊狀I(lǐng)MC斷裂 304
11.4.9 熱循環(huán)疲勞斷裂 305
第12章 波峰焊接與常見(jiàn)不良 307
12.1　波峰焊接 307
12.2　波峰焊接設(shè)備的組成及功能 307
12.3 波峰焊接設(shè)備的選擇 308
12.4　波峰焊接工藝參數(shù)設(shè)置與溫度曲線的測(cè)量 310
12.4.1　工藝參數(shù) 310
12.4.2　工藝參數(shù)設(shè)置要求 310
12.4.3　波峰焊接溫度曲線測(cè)量 311
12.5　助焊劑在波峰焊接工藝過(guò)程中的行為 312
12.6　波峰焊接焊點(diǎn)的要求 313
12.7 波峰焊接元器件的布局要求 315
12.7.1 布局方向要求 315
12.7.2 元器件/焊盤(pán)間隔要求 317
12.8 波峰焊接焊點(diǎn)的形成機(jī)理 319
12.9　波峰焊接常見(jiàn)不良 320
12.9.1　橋連 320
12.9.2　透錫（垂直填充）不足 324
12.9.3　錫珠 326
12.9.4　漏焊 327
12.9.5 孔盤(pán)潤(rùn)濕不良 328
12.9.6 孔/空洞 331
12.9.7　尖狀物 335
12.9.8　板面臟 336
12.9.9　元器件浮起 336
12.9.10　焊點(diǎn)剝離 337
12.9.11　焊盤(pán)剝離 338
12.9.12　凝固開(kāi)裂 339
12.9.13　引線潤(rùn)濕不良 339
12.9.14　焊盤(pán)潤(rùn)濕不良 340
12.10 波峰焊接錫渣 340
12.10.1 錫的氧化物及錫渣 340
12.10.2 波峰焊接錫渣的形成機(jī)理與形態(tài) 341
12.10.3 錫渣影響及其控制 343
12.10.4 大塊不熔錫 345
第13章 返工與手工焊接常見(jiàn)不良 347
13.1　返工工藝目標(biāo) 347
13.2　返工程序 347
13.2.1 元器件拆除 347
13.2.2　焊盤(pán)整理 348
13.2.3　元器件安裝 348
13.2.4　工藝的選擇 349
13.3　常用返工設(shè)備/工具與工藝特點(diǎn) 349
13.3.1　烙鐵 349
13.3.2　熱風(fēng)返修工